Искусственные мембранные каналы для добычи редкоземельных элементов

16.11.2025

Редкоземельные элементы давно стали фундаментом современной высокотехнологичной индустрии: от экранов смартфонов до аккумуляторов электромобилей и систем возобновляемой энергетики. Однако рост спроса и геополитические ограничения обостряют проблему их доступности. На этом фоне ученые ищут способы сделать добычу и очистку таких металлов более устойчивой, дешевой и экологичной. Недавнее исследование команды из Техасского университета в Остине предлагает решение, которое обещает радикально изменить глобальный рынок редкоземельных ресурсов.

Одним из ключевых вызовов в этой сфере является трудоемкий процесс разделения элементов, требующий многократных и энергоемких циклов химической обработки. Профессор Маниш Кумар подчеркивает, что традиционные методы нуждаются в огромных производственных мощностях, сложных реагентах и значительных энергозатратах. Поэтому именно технология выбора определенных ионов на молекулярном уровне может стать переломным моментом.

Исследователи создали искусственные мембранные каналы - микроскопические поры, которые по принципу действия напоминают белковые структуры живых организмов. Такие искусственные "ворота" пропускают только те ионы, которые требуются для промышленной обработки, а остальные надежно блокируют. Подход, в основе которого лежит молекулярная селективность, открывает возможность работать с источниками, ранее считавшимися слишком сложными или экономически невыгодными.

Основой новых каналов служит модифицированная структура под названием пилларен. Благодаря особому расположению атомов она способна выборочно пропускать такие элементы, как европий и тербий, и одновременно отсекать распространенные ионы натрия, калия или кальция. Эта точно выверенная селективность превращает мембрану в инструмент тонкой настройки химических процессов.

Средние редкоземельные элементы, среди которых особенно важны европий и тербий, используются при производстве осветительных приборов, экранов, магнитных систем, аккумуляторов и ветровых турбин. Министерство энергетики США и Еврокомиссия относят их к критически важным материалам, а прогнозы показывают, что их глобальный спрос может увеличиться более чем в 25 раз к 2035 году. Именно поэтому создание эффективных методов очистки становится стратегическим вопросом для промышленности.

Эксперименты показали, что новые мембранные каналы обладают исключительной точностью: они отделяют европий от лантана в 40 раз эффективнее, чем традиционные технологии, а от иттербия - в 30 раз. Такие показатели означают, что теперь необходимость в десятках последовательных стадий химического обогащения может резко сократиться, что одновременно снижает и стоимость, и экологический след производств.

Возможность выделять редкоземельные элементы даже из сложных и низкосортных источников также сулит странам новые экономические перспективы. Внутреннее производство может стать менее зависимым от импорта, а использование локальных ресурсов - более рентабельным. Это особенно актуально в период, когда торговые конфликты делают рынок нестабильным.

<< Назад: Мини-ПК Beelink SER9 Max 17.11.2025

>> Вперед: Микроскопический ускоритель частиц заменит гигантские синхротроны 16.11.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Солнечная батарея на стекле 24.10.2006 Немецкие ученые собираются делать дешевые солнечные батареи, вырастив кремний на стекле. Ученые из Института выращивания кристаллов (ФРГ) во главе с доктором Торстеном Боеком совместно с компанией "BP Solar" приступили к трехлетнему проекту по выращиванию на стекле тонких пленок поликристаллического кремния с крупными зернами. Суть идеи такова. Сейчас подложки для солнечных батарей делают, разрезая монокристаллы кремния на пластины толщиной 0,45 мм. А фотон проникает в солнечную батарею на глубину всего 0,02 мм. Получается, что огромное количество сверхчистого кремния затрачивается впустую: тонкая монокристаллическая пленка справилась бы с работой по преобразованию света в электричество ничуть не хуже толстой пластинки. Соответственно, и цена была бы гораздо ниже. Увы, тонкие пленки кремния не растут в виде монокристаллов. Наоборот, они состоят из мелких зерен, что существенно снижает эффективность батареи. Для увеличения размера зерен кремния, выращиваемых на стеклянной (оксид того же кремния!) пластинке, немецкие ученые предложили двухстадийный процесс. Сначала они создают на поверхности стекла сетку из зародышей кремния с шагом 0, 05 мм. Затем превращают эти зародыши в полноценные зерна. В результате получается непрерывная поликристаллическая пленка чистого кремния толщиной 0,05 мм. Она-то и должна послужить основой для дешевых солнечных батарей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026